KR20040005455A

KR20040005455A - 유기전계 발광소자의 제조방법

Info

Publication number: KR20040005455A
Application number: KR1020020040028A
Authority: KR
Inventors: 김옥희; 방희석; 유준석
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-01-16
Also published as: KR100472853B1

Abstract

본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로 특히, 유기 전계 발광소자의 제조방법에 관한 것이다.

즉, 격벽을 패턴하기 위한 포토리소그라피 공정에서 격벽을 패턴한 후 연속하여, 패턴된 격벽 사이로 노출된 하부의 절연층을 제거한다.

다음으로, 플라즈마 에칭을 통해 상기 격벽을 전체적으로 고르게 깍아낸다.

따라서, 유기전계 발광소자에 구성하는 격벽과, 격벽의 하부에 구성하는 절연막을 단일 마스크 공정으로 패턴할 수 있기 때문에 공정단순화를 통한 공정 시간 단축과 비용이 절감되어 수율을 개선할 수 있다.

Description

유기전계 발광소자의 제조방법{Method for fabricating of OLED}

본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로 특히, 유기전계 발광소자의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 유기전계 발광소자는 전자(electron) 주입전극(cathode)과 정공(hole) 주입전극(anode)으로부터 각각 전자(electron)와 정공(hole)을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.

이러한 원리로 인해 종래의 박막 액정표시소자와는 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 소자의 부피와 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 유기전계 발광소자는 고품위 패널특성(저전력, 고휘도, 고반응속도, 저중량)을 나타낸다. 이러한 특성때문에 OELD는 이동통신 단말기, CHS, PDA, Camcorder, Palm PC등 대부분의 consumer전자 응용제품에 사용될수 있는 강력한 차세대 디스플레이로 여겨지고 있다.

또한 제조 공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 LCD보다 많이 줄일 수있는 장점이 있다.

이러한 유기전계 발광소자를 구동하는 방식은 수동 매트릭스형(passive matrix type)과 능동 매트릭스형(active matrix type)으로 나눌 수 있다.

상기 수동 매트릭스형 유기전계 발광소자는 그 구성이 단순하여 제조방법 또한 단순 하나 높은 소비전력과 표시소자의 대면적화에 어려움이 있으며, 배선의 수가 증가하면 할 수록 개구율이 저하되는 단점이 있다.

반면 능동 매트릭스형 유기전계 발광소자는 높은 발광효율과 고 화질을 제공할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

(수동 매트릭스형 유기전계 발광소자를 예를 들어 설명한다.)

일반적으로, 수동 매트릭스형 유기전계 발광소자의 평면적인 구성은 기판(2) 상에 서로 이격하여 일 방향으로 구성된 다수의 제 1 전극(4)과, 상기 제 1 전극 (4)상부에 구성되고 전기장이 인가되면 소정의 빛으로 발광하는 발광체인 유기 발광층(18)과, 상기 유기 발광층(18)의 상부에 구성되고, 상기 제 1 전극(4)과 수직하게 교차하여 화소(P)를 정의하며 일 방향으로 소정간격 이격하여 형성된 제 2 전극(20)으로 구성된다.

도시한 도 1은 상기 임의의 제 1 전극(4)을 따라 일 방향으로 절단한 단면을 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이 다수의 화소(P)가 정의된 기판(2) 상에 투명한 제 1 전극(4)을 형성한다.

상기 제 1 전극(4) 상부의 각 화소(P)사이에는 절연물질로 구성되고 소정의 높이(H)를 가지는 격벽(16)이 형성된다.

상기 각 화소(P)에 대응하는 제 1 전극(4)의 상부에 유기 발광층(18)이 형성되고, 유기 발광층(18)의 상부에는 제 2 전극(20)이 형성된다.

상기 제 1 전극(4)은 상기 유기 발광층(18)에 홀(hole)을 주입하는 홀 주입전극이고, 상기 제 2 전극(20)은 상기 유기 발광층(18)에 전자(electron)를 주입하는 전자 주입전극의 기능을 한다.

상기 격벽(16)은 제 2 전극(20)을 형성하는 과정에서, 현상공정(developing process)과 화학적인 식각공정(etching process)이 진행되는 동안 화학약품에 의해 유기 발광층(18)의 특성이 변화하는 것을 막기 위한 목적으로 사용된다.

다시 설명하면, 일반적인 사진식각 공정(photo-lithography)을 사용하지 않고 상기 각 화소(P)에 구성된 제 2 전극(20)을 독립적으로 형성하기 위한 목적으로 구성된다.

따라서, 상기 격벽(16)을 형성한 후, 유기 발광층(18)을 증착하게 되면 도시한 바와 같이, 유기 발광층(18)은 격벽(16)의 측면에는 증착되지 않고 평면적으로 상기 격벽(16)의 상부와 상기 제 1 전극(4)의 상부에만 형성되는 결과를 얻을 수 있다.

이때, 상기 격벽(16)의 하부에는 격벽(16)의 상부 면적보다 큰 면적의 절연막 패턴(12)을 형성하게 되는데, 이는 상기 제 2 전극(20)을 증착하는 공정 중 하부의 제 1 전극(4)과 제 2 전극(20)의 접촉불량을 방지하기 위한 목적으로 형성한다.

이때, 상기 유기 발광층(18)은 발광층(18a)과 홀(hole)수송층(18c)과 전자(electron) 수송층(18b)인 다층으로 구성할 수 있으며, 반대로 발광층만으로 구성된 단층으로 구성할 수 있다.

이하, 도 2a 내지 도 2d를 참조하여, 종래에 따른 유기전계 발광소자의 제조방법을 설명한다.

도 2a 내지 도 2d는 종래의 공정순서에 따른 유기전계 발광소자의 제조공정을 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.

먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이, 기판(2) 상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 같이 일 함수(work function)가 큰 투명 도전성 금속을 증착하여, 양극전극(anode electrode)인 제 1 전극(4)을 형성한다.

상기 제 1 전극(4)의 상부에 절연막(6)을 형성한다.

상기 절연막(6)은 질화 실리콘(SiN_x)과 산화 실리콘(SiO₂)을 포함하는 무기절연물질그룹 중 선택된 하나를 증착하여 형성한다.

연속하여, 절연막(6)의 상부에 포토레지스트(Photo-Resist : 이하"PR"이라 칭함)를 증착하여 PR층(8)을 형성한 후 PR층(8)의 상부에 마스크(M)를 위치시킨다.

상기 마스크(M)의 상부에 빛을 조사하여 하부의 PR층을 노광하는 공정을 진행한다.

다음으로 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 노광된 PR층을 형상하게 되면 하부의 절연막(6)이 노출된다.

다음으로, 도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 노출된 절연막(6)을 식각하고 잔류 PR층을 제거하게 되면, 서로 이격 하여 일 방향으로 연장된 평면구성을 가지는 절연막 패턴(12)이 형성된다.

연속하여, 절연막 패턴(12)이 형성된 기판(2)의 전면에 PR과 같은 수지를 도포하여 격벽층(14)을 형성한다.

도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 격벽층(도 2c의 14)을 앞서 절연막 패턴을 형성하는 공정과 동일한 포토리소그라피(photo-lithography) 공정을 진행하게 되면 상기 절연막 패턴(12)의 상부에 격벽(16)이 형성된다.

다음으로, 도 2e에 도시한 바와 같이, 상기 격벽(16)사이의 제 1 전극(4)상부에 유기 발광층(18)을 형성한다.

다음으로, 상기 유기 발광층(18)의 상부에 증착공정을 통해 제 2 전극(20)을 형성한다.

이때, 상기 제 2 전극(20)은 음극 전극(cathode electrode)으로서, 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al)등으로 구성된 금속 중 하나를 선택하여 형성하거나, 리튬플로우린/알루미늄(LiF/Al)과 같은 이중 금속층으로 형성한다.

상기 절연막 패턴(12)에 의해 제 2 전극(20)이 하부의 제 1 전극(4)과 접촉되는 것을 방지 할 수 있다.

전술한 바와 같은 공정을 통해, 격벽을 포함하는 종래의 유기전계 발광소자를 제작할 있다.

그러나, 종래에 따른 제조공정은 상기 절연막 패턴과 격벽을 형성하기 위해 각각 별도의 포토리소그라피 공정을 진행하였다.

따라서, 두 번의 포토리소그라피 공정에 의해 공정시간이 지연될 뿐 아니라 비용면에서도 수율을 저하하는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 상기 격벽과 이것의 하부에 구성된 절연막 패턴을 단일한 포토리소그라피 공정을 통해 형성함으로서, 공정 단순화에 의한 공정 시간 단축과 비용 절감을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 수동 매트릭스형 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이고,

도 2a 내지 도 2e는 종래의 수동 매트릭스형 유기전계 발광소자의 제조공정을 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수동 매트릭스형 유기전계 발광소자의 제조공정을 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,

도 4는 능동 매트릭스형 유기전계 발광소자의 등가회로도이고,

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동 매트릭스형 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,

도 6a 내지 도 6c는 도 5의 구성 중 박막트랜지스터 어레이부의 제조공정을 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,

도 7a 내지 도 7f는 도 5의 구성 중 유기발광부의 제조공정을 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

100 : 기판 102 : 제 1 전극(양극 전극)

105 : 절연막 패턴 108 : 격벽

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 유기전계 발광소자는 기판 상에 투명 제 1 전극 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극의 상부에 절연막과 격벽층을 적층하는 단계와; 상기 격벽층을 포토리소그라피 공정으로 패턴하여 격벽을 형성하는 단계와; 상기 격벽 사이로 노출된 절연막을 제거하여, 격벽의 하부에 격벽과 동일한 평면형상을 가지는 절연막 패턴을 형성하는 단계와; 상기 격벽의 평면적인 너비가 상기 절연막 패턴의 너비보다 작아지도록 하기 위해, 상기 격벽의 모양을 그대로 유지하면서 격벽을 식각하는 단계와; 상기 격벽 사이로 노출된 제 1 전극의 상부에 유기발광층을 형성하는 단계와; 상기 유기발광층의 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 제 1 전극은 상기 발광층에 홀을 주입하는 양극 전극(anode electrode)이고, 제 2 전극은 상기 발광층에 전자를 주입하는 음극 전극(cathode electrode)이다.

이때, 상기 제 1 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)이고, 제 2 전극은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg)을 포함하는 금속 중 선택된 하나로 형성하거나, 리튬플루오린/알루미늄(LIF/Al)의 이중 금속층으로 형성한다.

상기 격벽은 평면적으로, 서로 이격 되어 일 방향으로 연장된 형상으로 구성한다.

상기 격벽은 등방성을 가지는 식각방법으로 식각되며, 이러한 식각방법으로 플라즈마 에칭방법이 있다.

본 발명의 특징에 따른 유기전계 발광소자의 제조방법은 제 1 기판과 제 2 기판을 준비하는 단계와; 제 1 기판과 제 2 기판에 다수의 화소를 정의하는 단계와; 제 1 기판의 각 화소마다 스위칭 소자와 이에 연결된 구동소자를 형성하는 단계와; 상기 구동소자와 접촉하고 화소마다 독립적으로 구성되는 연결전극을 형성하는 단계와; 상기 제 2 기판의 전면에 투명한 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극의 상부에 절연막을 형성하는 단계와; 상기 절연막의 상부에 격벽층을 형성하는 단계와; 상기 격벽층을 포토리소그라피 공정으로 패턴하여, 화소부에 대응한 부분에는 투과홀을 포함하는 격자 형상의 격벽을 형성하는 단계와; 상기 격벽 사이로 노출된 절연막을 식각하여, 상기 격벽과 동일한 형태로 평면적으로 겹쳐지는 절연막 패턴을 형성하는 단계와; 상기 격벽의 평면적인 너비가 상기 절연막 패턴의 너비보다 작아지도록 하기 위해 상기 격벽의 모양을 그대로 유지하면서 격벽을 식각하는 단계와; 상기 격벽의 투과홀을 통해 노출되는 제 1 전극의 상부에 발광층을 형성하는 단계와; 상기 발광층의 상부에 화소영역 마다 독립적으로 구성되도록 제 2 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판의 연결전극이 상기 제 2 전극과 접촉하도록 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

-- 제 1 실시예 --

이하, 도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 수동 매트릭스형 유기전계 발광소자의 제조공정을 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.

먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 기판(100)상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 같이 일함수(work function)가 큰 투명 도전성 금속을 증착하여 양극전극(anode electrode)인 제 1 전극(102)을 형성한다.

상기 제 1 전극(102)의 상부에 절연막(104)을 형성한다.

상기 절연막(104)은 질화 실리콘(SiN_x)과 산화 실리콘(SiO₂)을 포함하는 무기절연물질그룹 중 선택된 하나를 증착하여 형성할 수 있다.

연속하여, 절연막(104)의 상부에 격벽을 형성하는 물질(예를 들면 포토레지스트와 같은 수지(resin))을 도포하여 격벽층(106)을 형성한다.

다음으로, 도 3b에 도시한 바와 같이, 앞서 설명한 포토리소그라피 공정을 통해 격벽(108)을 형성한다.

수동 매트릭스형 유기전계 발광소자에서, 상기 격벽(108)은 평면적으로 서로 이격하여 일 방향으로 연장된 형상이다.

다음으로, 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 격벽(108)사이로 노출된 하부 절연막을 소정의 방법으로 식각하여, 격벽(108)하부에 격벽(108)과 평면적인 형상이 동일한 절연막 패턴(105)을 형성한다.

이때, 격벽(108)의 평면적인 너비는 절연막 패턴(105)의 평면적인 너비보다 작아야 한다. 격벽(108)의 너비가 절연막 패턴(105)의 너비보다 크면 이후 제 2 전극을 증착하는 공정에서 상기 제 1 전극(102)과 제 2 전극이 접촉하는 불량이 발생할 수 있기 때문이다.

따라서, 도 3d에 도시한 바와 같이 상기 격벽(108)의 크기를 더 작게 하는 식각공정을 진행해야 한다.

이때, 격벽(108)을 식각하는 동안 하부의 절연막 패턴(105)이 영향을 받지 않도록 하는 것이 중요한데, 이를 위해 플라즈마 에칭(plasma etching) 방법을 사용하여 상기 격벽(108)을 식각한다.

플라즈마 에칭방법은 식각할 때 등방성으로 작용하여 무기막인 하부 절연막 패턴(12)에 거의 영향을 주지 않으므로, 하부 절연막 패턴(105)은 그대로 있고 격벽(108)만 모양을 그대로 유지하면서 깍여져 나가게 된다.

다음으로, 도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 격벽(108)과 격벽(108) 사이에 유기물질을 증착하여 유기 발광층(110)을 형성하다.

상기 유기발광층(110)은 주 발광층만을 사용할 수 있고, 주 발광층의 상부와하부에 각각 전자 수송층과 홀 수송층을 형성할 수 도 있다.

연속하여, 상기 발광층(110)의 상부에 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al)등으로 구성된 금속을 선택하여 증착한 단일층 또는 리튬플로우린/알루미늄(LiF/Al)과 같은 이중 금속층으로 제 2 전극(112)을 형성한다.

전술한 바와 같은 공정을 통해 본 발명에 따른 수동 매트릭스형 유기전계 발광소자를 제작할 수 있다.

이하, 제 2 실시예를 통해 본 발명의 변형예를 설명한다.

-- 제 2 실시예 --

본 발명의 제 2 실시예는 능동 매트릭스형 유기전계 발광소자에 관한 것이며, 특히 제 1 기판에는 박막트랜지스터 어레이부를 구성하고, 이와는 별도로 제 2 기판에 유기 발광부를 구성한 듀얼플레이트 구조의 유기전계 발광소자(DPOLED)에 관한 것이다.

즉, 앞서 설명한 실시예 1의 발명은 실시예 2의 DPOLED 구조에서 발광부를 구성하는 데 적용할 수 있다.

먼저, 도 4를 참조하여 능동 매트릭스형 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 설명한다.

도 4는 능동 매트릭스형 유기전계 발광소자의 등가회로도이다.

도시한 바와 같이, 기판(200)상에 서로 이격 하고 일 방향으로 연장되도록 다수의 게이트 배선(109)을 구성한다.

상기 게이트 배선(109)과 교차하여 구성되도록 데이터 배선(117)과 전원 배선(119)을 구성하는데, 이때 전원 배선(119)과 데이터 배선(117)은 교대로 구성한다.

상기 게이트 배선(109)과 데이터 배선(117)과 전원 배선(119)이 정의하는 영역내에 스위칭 소자(T_S)와 구동 소자(T_D)를 구성한다.

상기 스위칭 소자(T_S)와 구동 소자(T_D)로 박막트랜지스터를 사용하며, 박막트랜지스터는 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함한다.

이때, 스위칭 소자(T_S)의 소스 전극은 데이터 배선(117)과, 게이트 전극은 게이트 배선(109)과, 드레인 전극은 구동소자(T_D)의 게이트 전극과 연결되도록 구성한다.

상기 구동 소자(T_D)의 드레인 전극은 유기발광부(EL)의 전극과 접촉하도록 구성하며, 소스 전극은 상기 전원배선(119)과 연결되도록 구성한다.

또한, 상기 구동 소자(T_D)와 병렬로 스토리지 캐패시터(C_ST)가 구성된다.

이하, 도 5를 참조하여 전술한 바와 같은 등가회로도를 가진 능동 매트릭스형 유기전계 발광소자를 개략적으로 설명한다.

도 5는 일반적인 DPOLED 구조의 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.(구동 박막트랜지스터와 화소부만을 도시함.)

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자(199)는 투명한 제 1기판(200)과 제 2 기판(300)을 실런트(sealant)(400)를 통해 합착하여 구성한다.

상기 제 1 및 제 2 기판(200,300)을 다수의 화소영역(P)으로 정의하고, 상기 제 1 기판(100)에는 화소영역(P) 마다 박막트랜지스터(스위칭 소자와 구동소자)(T)와 어레이 배선(미도시)을 구성한다.

상기 제 2 기판(300)의 상부에는 기판(300)의 전면에 투명한 홀 주입전극인 제 1 전극(302)을 구성하고, 제 1 전극(302)의 상부에는 유기 발광층(310)과, 제 2 전극(312)을 차례로 구성한다.

상기 제 2 전극(312)은 격벽을 통해 상기 화소영역(P)에 대응하는 위치마다 독립적으로 구성되며 이때, 격벽(308)은 격자형상으로 구성한다.

격벽의 하부에는 격벽(308)과 동일한 격자 형상의 절연막 패턴(305)을 형성한다.

상기 제 2 전극(312)과 구동 소자(T_D)의 드레인 전극은 별도의 연결전극(224)을 통해 간접적으로 연결된다. 상기 연결전극(224)을 제 1 기판(200)에 구성하고 제 1 및 제 2 기판(200,300)을 합착하면 상기 연결전극(224)이 발광층(310)의 상부에 구성된 전자 주입전극인 제 2 전극(312)과 접촉하게 된다.

이때, 연결전극(224)은 바람직하게는 상기 제 2 전극(312)과 동일한 물질로 형성한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 제조방법을 설명한다.

이하, 도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자를 구성하는 박막트랜지스터 어레이부의 제조방법을 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.

(도 6a 내지 도 6c는 제 1 기판에 구성된 박막트랜지스터 어레이부 중 구동 소자와 이에 연결된 화소부(발광부)의 단면도이다.)

도 6a에 도시한 바와 같이, 다수의 화소영역(P)이 정의된 기판(200)의 전면에 질화 실리콘(SiN_x)과 산화 실리콘(SiO₂)을 포함하는 실리콘 절연물질 그룹 중 선택된 하나로 제 1 절연막인 버퍼층(202)을 형성한다.

상기 버퍼층(202)의 상부에 비정질 실리콘(a-Si:H)을 증착한 후 탈수소화 과정과 열을 이용한 결정화 공정을 진행하여 다결정 실리콘층을 형성하고 패턴하여, 액티브층(204)을 형성한다.

상기 액티브층(204)은 제 1 액티브 영역(204a)과, 제 1 액티브 영역(204a)의 양측을 각각 제 2 액티브 영역(204b)으로 정의한다.

상기 액티브층(204)이 형성된 기판(200)의 전면에 제 2 절연막인 게이트 절연막(206)을 형성한다. 게이트 절연막(206)은 질화 실리콘(SiN_X)과 산화 실리콘(SiO₂)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 형성한다.

이때, 상기 게이트 절연막(206)은 그대로 남겨 둘 수도 있고, 게이트 전극과 동일한 형상으로 식각하여 형성할 수 도 있다.

연속하여, 상기 제 1 액티브 영역(204a)상부의 게이트 절연막(206)상에 게이트 전극(208)을 형성한다. 상기 게이트 전극(208)이 형성된 기판(200)의 전면에 3가 또는 4가의 불순물(B 또는 P)을 도핑하여 상기 제 2 액티브 영역(204b)을 오믹 콘택(ohmic contact)영역으로 형성한다.

게이트 전극(208)이 형성된 기판(200)의 전면에 제 3 절연막인 층간 절연막(210)을 형성하고 패턴하여, 상기 제 1 액티브 영역(204a)의 양측에 정의된 제 2 액티브 영역(204b)을 각각 노출하는 제 1 콘택홀(212)과 제 2 콘택홀(214)을 형성한다.

상기 게이트 전극(208)은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금과 구리(Cu)와 텅스텐(W)과 탄탈륨(Ta)과 몰리브덴(Mo)을 포함한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나로 형성하고, 층간 절연막(210)은 전술한 바와 같은 절연물질 그룹 중 선택된 하나로 형성한다.

도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 층간 절연막(210)이 형성된 기판(200)의 전면에 제 2 금속층을 형성한 후 패턴하여, 상기 노출된 제 2 액티브 영역(204b)에 각각 접촉하는 소스 전극(216)과 드레인 전극(218)을 형성한다.

연속하여, 상기 소스 및 드레인 전극(216,218)이 형성된 기판(200)의 전면에 전술한 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 경우에 따라서는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착 또는 도포하여 제 4 절연막인 보호막(220)을 형성한다.

다음으로, 상기 보호막(220)을 패턴하여 상기 각 구동소자(T)의 드레인 전극(218)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(222)을 형성한다.

도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(220)이 형성된 기판(200)의 전면에 도전성 금속을 증착하고 패턴하여, 상기 드레인 전극(218)과 접촉하는 연결전극(224)을 형성한다.

(전술한 공정 중, 도시하지는 않았지만, 상기 구동 소자와 연결되는 스위칭 소자는 구동소자와 동일한 공정으로 형성하며, 상기 스위칭 소자의 드레인 전극과 상기 구동소자의 게이트 전극을 연결하는 공정을 진행한다.

또한, 상기 스위칭 소자의 게이트 전극을 형성하는 공정에서 도 4에서 설명하였던 게이트배선을 형성하고, 스위칭 소자의 소스 및 드레인 전극을 형성하는 공정 중 상기 소스전극과 연결되는 데이터배선을 형성하는 공정을 진행한다.)

전술한 도 6a 내지 도 6c의 공정을 통해 본 발명에 따른 박막트랜지스터 어레이부를 형성할 수 있다.

이하, 도 7a 내지 도 7f를 통해, 상기 박막트랜지스터 어레이부와 합착되는 발광부의 제조공정을 설명한다.

도 7a 내지 도 7f는 본 발명에 따른 발광부의 제조공정을 순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.

도 7a에 도시한 바와 같이, 기판(300)상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 같이 일함수가 큰 투명 도전성금속을 증착하여 양극전극(anode electrode)인 제 1 전극(302)을 형성한다.

상기 제 1 전극(302)의 상부에 질화 실리콘(SiN_x)과 산화 실리콘(SiO₂)을 포함하는 무기절연물질그룹 중 선택된 하나를 증착하여 절연막(304)을 형성한다.

연속하여, 절연막(304)의 상부에 격벽을 형성하는 물질(PR과 같은 수지(resin)와 같은 유기물질)을 도포하여 격벽층(306)을 형성한다.

다음으로, 도 7b에 도시한 바와 같이, 앞서 설명한 포토리소그라피 공정을 통해 상기 격벽층을 패턴하여 격벽(308)을 형성한다.

이때, 격벽(308)형상은 앞서 설명한 수동 매트릭스형에서 사용되는 것과는 다르게 격자형상으로 형성한다.

왜냐하면, 각 능동 매트릭스형 유기발광소자는 화소마다 독립적으로 구동하기 때문에 이후 형성되는 제 2 전극은 화소마다 독립적으로 구성되어야 한다.

이와 같은 이유로 격자형상은 제 2 전극을 화소마다 독립적으로 구성할 수 있는 바람직한 형상이다.

다음으로, 도 7c에 도시한 바와 같이, 상기 격벽(308)사이로 노출된 하부 절연막을 소정의 방법으로 식각하여, 격벽(308)하부에 격벽(308)과 평면적인 형상이 동일한 절연막 패턴(305)을 형성한다.

이때, 격벽(308)의 평면적인 너비는 절연막 패턴(305)의 평면적인 너비보다 작아야 한다. 격벽(308)의 너비가 절연막 패턴(305)의 너비보다 크면 이후 제 2 전극을 증착하는 공정에서 상기 제 1 전극(302)과 제 2 전극이 접촉하는 불량이 발생할 수 있기 때문이다.

따라서, 도 7d에 도시한 바와 같이, 상기 격벽(308)의 크기를 더 작게 하는 공정을 진행해야 한다.

이때, 격벽(308)을 식각하는 공정 동안 하부의 절연패턴이 영향을 받지 않도록 하는 것이 중요한데, 이를 위해 플라즈마 에칭(plasma etching) 방법을 사용하여 상기 격벽(308)을 식각한다.

플라즈마 에칭방법은 식각할 때 등방성으로 작용하여 무기막인 하부 절연막에 거의 영향을 주지 않으므로 하부 절연막 패턴(305)은 그대로 있고 격벽(308)만 모양을 그대로 유지하면서 깍여져 나가게 된다.

따라서, 도 7e에 도시한 바와 같이(평면도와 이것의 일부만을 나타낸 단면도를 동시에 도시함), 매트릭스 형상의 격벽(308)과 그 하부의 절연막 패턴(305)을 단일 마스크 공정으로 제작할 수 있다.

다음으로 도 7f에 도시한 바와 같이, 상기 격벽(308) 사이의 제 1 전극(302)의 상부에 상기 각 화소부에 대응하여 위치하고 적(R), 녹(G), 청색(B)의 빛을 발광하는 유기 발광층(310)을 형성한다.

이때, 상기 유기 발광층(310)은 단층 또는 다층으로 구성할 수 있으며, 상기 유기 발광층이 다층으로 구성될 경우에는, 발광층(310a)에 홀 수송층(Hole Transporting Layer)(310c)과 전자 수송층(Electron Transporting Layer : ETL)(310b)을 더욱 구성한다.

다음으로, 상기 발광층(310)의 상부에 제 2 전극(312)을 증착하는 공정을 진행한다.

이때, 상기 격벽(308)의 형상은 단면적으로 역 사다리꼴 형상으로 구성되기 때문에, 상기 격벽(308)의 양측 표면에는 금속층이 증착될 수 없는 구성이다.

따라서, 상기 제 2 전극(312)을 형성하기 위한 금속층은 격벽(308)의 상부와 격벽 사이에 존재하는 유기 발광층(310)의 상부에만 존재하게 되어, 각 화소영역(P)마다 독립적으로 형성된다.

이때, 상기 하부 절연막 패턴(305)은 제 2 전극(312)과 하부의 제 1 전극(302)이 접촉되는 것을 방지한다.

상기 제 2 전극(312)을 형성하는 물질은 알루미늄(Al)과 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg)중 선택된 하나로 형성하거나 리튬플루오린/알루미늄(LIF/Al)의 이중 금속층으로 형성할 수 있다.

전술한 바와 같은 공정을 통해 발광부가 형성된 별도의 제 2 기판을 형성할 수 있다.

전술한 바와 같이 제작된 박막트랜지스터 어레이부와 발광부가 구성된 기판을 합착하여 도 5에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 상부 발광형 유기전계 발광소자를 제작할 수 있다.

본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 격벽과 하부의 절연막 패턴을 하나의 단일 공정으로 형성할 수 있으므로 공정 단순화로 인한 공정 시간 단축과 함께 비용 절감효과가 있다.

또한, 제 2 실시예에 따른 능동 매트릭스형 유기전계 발광소자는 첫째, 상부 발광형이므로 하부 어레이패턴의 형상에 영향을 받지 않으므로 고 개구율을 확보할수 있는 효과가 있다.

또한, 박막트랜지스터의 디자인에 대해서도 하판의 화소영역 내에서 자유롭게 박막트랜지스터를 배치할 수 있기 때문에 자유도를 충분히 얻을 수 있다.

그리고, 종래의 상부 발광형의 박막형 보호막으로 외기를 차단할 수 없었던 문제를 해결할 수 있다.

둘째, 상기 유기전계 발광층을 박막트랜지스터 어레이패턴의 상부에 구성하지 않고 별도로 구성하기 때문에, 공정 중 상기 박막트랜지스터에 미칠 수 있는 영향들을 고려하지 않아도 되므로 수율을 향상하는 효과가 있다.

또한, 박막트랜지스터 어레이부의 공정 완료후 이를 검사하여 양호한 하판을 선택하고, 또한 발광부도 양호한 상판을 선택하여 합착할 수 있기 때문에 수율향상효과가 있고, 또한 별도 기판으로 구성되므로 인하여 생산관리 특면에서도 양호한 특성을 나타낼 수 있다.

Claims

기판 상에 투명 제 1 전극 형성하는 단계와;

상기 제 1 전극의 상부에 절연막과 격벽층을 적층하는 단계와;

상기 격벽층을 포토리소그라피 공정으로 패턴하여 격벽을 형성하는 단계와;

상기 격벽 사이로 노출된 절연막을 제거하여, 격벽의 하부에 격벽과 동일한 평면형상을 가지는 절연막 패턴을 형성하는 단계와;

상기 격벽의 평면적인 너비가 상기 절연막 패턴의 너비보다 작아지도록 하기 위해, 상기 격벽의 모양을 그대로 유지하면서 격벽을 식각하는 단계와;

상기 격벽 사이로 노출된 제 1 전극의 상부에 유기발광층을 형성하는 단계와;

상기 유기발광층의 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계

를 포함하는 유기전계 발광소자 제조방법.
상기 제 1 전극은 상기 발광층에 홀을 주입하는 양극 전극(anode electrode)이고, 제 2 전극은 상기 발광층에 전자를 주입하는 음극 전극(cathode electrode)인 유기전계 발광소자 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)인 유기전계 발광소자 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 전극은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg)을 포함하는 금속 중 선택된 하나로 형성하거나, 리튬플루오린/알루미늄(LIF/Al)의 이중 금속층으로 형성한 유기전계 발광소자 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 격벽은 평면적으로, 서로 이격 되어 일 방향으로 연장된 형상인 유기전계 발광소자 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 격벽은 등방성을 가지는 식각방법으로 식각된 유기전계 발광소자 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 식각방법은 플라즈마 에칭방법인 유기전계 발광소자 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 격벽층은 포토레지스트로 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
제 1 기판과 제 2 기판을 준비하는 단계와;

제 1 기판과 제 2 기판에 다수의 화소를 정의하는 단계와;

제 1 기판의 각 화소마다 스위칭 소자와 이에 연결된 구동소자를 형성하는 단계와 ;

상기 구동소자와 접촉하고 화소마다 독립적으로 구성되는 연결전극을 형성하는 단계와;

상기 제 2 기판의 전면에 투명한 제 1 전극을 형성하는 단계와;

상기 제 1 전극의 상부에 절연막을 형성하는 단계와;

상기 절연막의 상부에 격벽층을 형성하는 단계와;

상기 격벽층을 포토리소그라피 공정으로 패턴하여, 화소부에 대응한 부분에는 투과홀을 포함하는 격자 형상의 격벽을 형성하는 단계와;

상기 격벽 사이로 노출된 절연막을 식각하여, 상기 격벽과 동일한 형태로 평면적으로 겹쳐지는 절연막을 패턴을 형성하는 단계와;

상기 격벽의 평면적인 너비가 상기 절연막 패턴의 너비보다 작아지도록 하기 위해 상기 격벽의 모양을 그대로 유지하면서 격벽을 식각하는 단계와;

상기 격벽의 투과홀을 통해 노출되는 제 1 전극의 상부에 발광층을 형성하는 단계와;

상기 발광층의 상부에 화소영역 마다 독립적으로 구성되도록 제 2 전극을 형성하는 단계와;

상기 제 1 기판의 연결전극이 상기 제 2 전극과 접촉하도록 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계

를 포함하는 유기전계 발광소자 제조방법.
제 9 항에 있어서,

상기 제 1 전극은 상기 발광층에 홀을 주입하는 양극 전극(anode electrode)이고, 제 2 전극은 상기 발광층에 전자를 주입하는 음극 전극(cathode electrode)인 유기전계 발광소자 제조방법.
제 9 항에 있어서,

상기 제 1 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)인 유기전계 발광소자.
제 9 항에 있어서,

상기 제 2 전극은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg)을 포함하는 금속 중 선택된 하나로 형성하거나, 리튬플루오린/알루미늄(LIF/Al)의 이중 금속층으로 형성한 유기전계 발광소자 제조방법.
제 9 항에 있어서,

상기 격벽은 등방성을 가지는 식각방법으로 식각된 유기전계 발광소자 제조방법.
제 13 항에 있어서,

상기 식각방법은 플라즈마 에칭방법인 유기전계 발광소자 제조방법.
제 13 항에 있어서,

상기 격벽을 형성하는 물질은 포토레지스트인 유기전계 발광소자 제조방법.